Solaranlagen

Effizienz einer Solaranlage berechnen

Photovoltaik: Wirkungsgrad und Leistung

Der Wirkungsgrad einer Solarzelle drückt aus, wie viel Prozent der eingestrahlten Sonnenenergie über die Solarzelle in Solarstrom umgewandelt werden kann. Jede Anlage ist mit einem Wirkungsgrad gekennzeichnet – er gibt dem Käufer Aufschluss über die Effizienz der Anlage. Lesen Sie bei Käuferportal, was den Wirkungsgrad beeinflusst und wie Sie ihn verbessern können.

Was beeinflusst den Wirkungsgrad einer Solarzelle?

Je nach Solarzellentyp werden unterschiedliche Wirkungsgrade angegeben. Das hängt mit dem Material der jeweiligen Zelle zusammen. So erzielen Siliziummodule derzeit mit bis zu 21 Prozent die höchsten Wirkungsgrade für den Alltagsgebrauch. Zwar liegen Galliumarsenid-Zellen noch weiter vorne, doch die Herstellungskosten sind sehr hoch, sodass sie momentan nur in der Raumfahrt verwendet werden. Die untenstehende Tabelle gibt Ihnen einen Überblick über den aktuellen Stand der durchschnittlichen Wirkungsgrade verschiedener Solarzellentypen.

Durchschnittlicher Wirkungsgrad Solarzelle
18 % bis 21 % monokristalline Solarzelle
13 % bis 16 % polykristalline Zelle
6 % bis 7 % amorphe Siliziumzelle
10 % Tandemzelle
10 % bis 12 % Dünnschichtzelle (CIS)
20 % bis 25 % Dünnschichtzellen Galliumarsenid
11 % Dünnschichtzellen Cadmium-Tellurid

Vergleich der Materialien

Derzeit haben kristalline Siliziumzellen weltweit einen Marktanteil von rund 64 Prozent. Doch die Dünnschichtsolarzellen (amorphe Siliziumzellen, CIS, Cadmium-Tellurid) holen auf. Sie besitzen zwar einen geringeren Wirkungsgrad als kristalline Zellen, haben allerdings einige Vorteile:

  • niedrigere Produktionskosten
  • weniger Materialverbrauch
  • energieeffizienter bei der Herstellung
  • Flexibilität des Zellmaterials

Die Industrie erwartet deshalb, dass das Interesse an Dünnschichttechnologien steigen wird, da sich die Vorteile auf den Anschaffungspreis niederschlagen und sich somit in der Verwendung für Kleinanlagen besser rechnen.

Marktanteile Photovoltaiktechnologien - Diagramm
Anteil der unterschiedlichen Module am Weltmarkt 2010 - 2015 © Käuferportal | manz.com

Degradation & Temperaturkoeffizient

Ist die Anlage in Betrieb, gibt es zwei weitere Faktoren, die den Wirkungsgrad über die Jahre beeinflussen: Die Degradation und der Temperaturkoeffizient:

  Degradation

Degradation bezeichnet den Verschleiß einer Solarzelle. Damit geht eine altersbedingte Leistungsminderung des Wirkungsgrades einher. Die Degradation von kristallinen und Dünnschichtzellen fällt jedoch unterschiedlich aus. Für die Berechnung des langfristigen Ertrags sollte die Degradation berücksichtigt werden. Hersteller geben heute eine Leistungsgarantie von mindestens 20 Jahren, d. h. in den ersten 10 Jahren werden 90 Prozent des Wirkungsgrades garantiert, danach noch 80 Prozent. In der Regel fällt die Degradation jedoch niedriger aus. Bei kristallinen Modulen sind es 0,1 bis 0,5 Prozent pro Jahr. Bei Dünnschichtmodulen ist die Anfangsdegradation besonders hoch: In den ersten 1.000 Sonnenstunden sind es 25 Prozent, danach jedoch altern Dünnschichtzellen kaum noch.

  Temperaturkoeffizient

Zu hohe Temperaturen senken den Wirkungsgrad der Module. Ideal ist eine Modultemperatur von 25 Grad Celsius, die im Frühjahr, Winter und an bedeckten Tagen erreicht wird. Pro weiteren Grad Celsius reduziert sich der Wirkungsgrad bei kristallinen Modulen um 0,5 Prozent, Dünnschichtmodule sind weniger temperaturanfällig.

  So steigern Sie den Wirkungsgrad

  • Reinigen Sie die Anlage regelmäßig.
  • Achten Sie darauf, dass kein Schatten auf die Anlage fällt.
  • Eine Solarstrombatterie ermöglicht die Speicherung der Solarenergie, sodass Sie auch in wenig ertragreichen Zeiten den Solarstrom nutzen können.
  • Montieren Sie die Module mit einem Abstand von mindestens 10 Zentimetern zum Dach. So gewährleisten Sie ausreichend Hinterlüftung für die Kühlung der Module.
  • Nutzen Sie einen Wechselrichter mit einem guten Wirkungsgrad. Bauen Sie einen Wechselrichter mit schlechtem Wirkungsgrad ein, kann sich das negativ auf den Wirkungsgrad des Solarmoduls auswirken.

Vergleichen Sie bis zu
3 Solaranlagen-Angebote!

Kostenlos Angebote erhalten & sparen

Nennleistung einer Photovoltaikanlage

Durchschnittliche Sonneneinstrahlung in Deutschland
Durchschnittliche Sonneneinstrahlung in Deutschland
© Käuferportal | gab-budeus.de

Während der Wirkungsgrad etwas über die Effektivität der Module beim Umwandeln von Sonnenlicht in Strom aussagt, wird die maximale Leistungsfähigkeit einer Solaranlage in der Nennleistung festgehalten. Gemessen wird sie in Kilowattpeak (kWp). Je höher der Wert ist, desto mehr Strom wird zu Spitzenzeiten erzeugt. Die im Datenblatt der Solaranlage angegebene Nennleistung ist ein Spitzenwert, der unter idealen Bedingungen im Labor ermittelt wurde. Bei diesen Bedingungen spricht man von den Standard Test Conditions (STC):

  • 1.000 Watt Einstrahlung
  • 25 Grad Celsius Zelltemperatur und
  • eine Luftmasse von 1,5

In der Praxis sind diese Bedingungen nicht zu erreichen. Hier beeinflussen u. a. Standort, Dachausrichtung und Neigung der Module die Leistung. Optimal ist eine südliche Ausrichtung in einem Winkel von 30 Grad. Im Süden Deutschlands ist die Nennleistung aufgrund höherer Sonneneinstrahlung höher als in Norddeutschland.

Wie ist die Nennleistung zu lesen?

Die Herstellerangaben lassen sich wie folgt lesen: Ist eine Anlage mit 10 Kilowattpeak (kWp) ausgeschrieben, bedeutet dies, dass die Anlage unter optimalen Testbedingungen eine Nennleistung von 10 Kilowatt erwirtschaftet.

Unter Laborbedingungen kann pro Kilowattpeak mit 1.000 Kilowattstunden gerechnet werden. In der Praxis erzeugt eine Ein-Kilowattpeak-Anlage (entspricht einer Fläche von 8–10 Quadratmetern) 700 bis 900 Kilowattstunden pro Jahr. Ein Vier-Personen-Haushalt verbraucht pro Jahr etwa 4.000 Kilowattstunden Strom. Um diesen Bedarf ohne Fremdversorgung abzudecken, müsste die Solaranlage also eine Größe von 45 bis 57 Quadratmetern haben.

Beachten Sie:
Diese Anlage müsste mit mindestens 4,5 Kilowattpeak Nennleistung ausgeschrieben werden.

Auch wenn die Kilowattpeak-Angaben der Hersteller nicht wörtlich genommen werden können, weil sie in der Praxis in den seltensten Fällen erreicht werden, sind sie für drei Aspekte sinnvoll:

  1. Beim Preisvergleich: Sie können den Preis der Anlage auf die für sie angegebenen Kilowattpeak beziehen. So bekommen Sie schnell einen Überblick über das Preis-Leistungsverhältnis.
  2. Bei der Flächenberechnung: Interessant ist die Kilowattpeak-Angabe außerdem für die Berechnung der notwendigen Fläche. Wenn Sie wissen, wie viel Strom Sie erzeugen möchten, können Sie die Größe der Anlage anhand ihrer Kilowattpeak-Angabe ausrechnen. Andersherum können Sie von der Ihnen zur Verfügung stehenden Fläche ausgehend abschätzen, wie viel Strom die Anlage liefern wird.
  3. Außerdem ist die Kilowattpeak-Angabe ausschlaggebend für die Wahl des Wechselrichters, der Kabel und Kabelquerschnitte.

Beratung anfordern und vergleichen

Vor dem Kauf einer Photovoltaikanlage sind viele Dinge zu beachten. Die technischen Einzelheiten sind im Voraus zu bedenken und Sie sollten sich jedes Detail und jeden Zusammenhang gut erklären lassen. Käuferportal vermittelt Ihnen geprüfte Solaranlagen-Anbieter, die Ihnen diesen Service bieten. So funktioniert unser Service: Füllen Sie den kurzen Fragebogen aus und fordern Sie somit bis zu drei Angebote an. Wir ermitteln kostenlos und unverbindlich passende Anbieter in Ihrer Nähe, die Ihnen konkrete, maßgeschneiderte Angebote machen werden. Am Ende bestimmen Sie, welchem Unternehmen Sie den Auftrag erteilen möchten.

Bildquellen:
© Käuferportal
© Elena Elisseeva | Shutterstock
© Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) | Europäische Union
© gab-budeus.de
© KB3 | Fotolia
© Ralf Gosch | Shutterstock
© TÜV Saarland Gruppe | tekit Consult Bonn Gruppe GmbH
Solar cta halbrund
Angebote für Solaranlagen
von regionalen Anbietern vergleichen
Bitte wählen Sie Ihren Standort
  • Unverbindliche Angebote
  • Nur qualifizierte Anbieter
  • Bundesweites Netzwerk
  • Über 1.000 Anfragen monatlich
Deutschlandkarte Baden-Württemberg Bayern Berlin Brandenburg Bremen Hamburg Hessen Mecklenburg-Vorpommern Niedersachsen Nordrhein-Westfalen Rheinland-Pfalz Saarland Sachsen Sachsen-Anhalt Schleswig-Holstein Thüringen